棉紗回潮率綜合控制的措施

趙楠楠 王仕元 周義德 王朝根

（1.鄭州經(jīng)貿(mào)學(xué)院，河南鄭州，451191；2.中原工學(xué)院，河南鄭州，450007；3.恒天永安新織造有限公司，河南商丘，476400）

纖維回潮率直接影響纖維的加工性能，紡紗過程中各工序回潮率的合理控制是紡紗生產(chǎn)質(zhì)量和效益的關(guān)鍵。適當(dāng)增加棉紗線回潮率，可增加棉紗線強(qiáng)力，減少加工過程中斷頭率，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率?；爻甭蔬^低時，絡(luò)筒加工過程中易造成毛羽增幅變大，紗線質(zhì)量下降。針對恒天永安新織造有限公司（以下簡稱永安公司）的國產(chǎn)新型紡紗生產(chǎn)線工藝特點，以紡制JC 9.72 tex 紗線為例，提出“綜合控制棉紗回潮率”的概念。即通過重點控制原棉、粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒工序的溫濕度、工作區(qū)風(fēng)速等參數(shù)，穩(wěn)定半成品和成品的回潮率，增加紗線定形后處理工序，提高紗線回潮率，穩(wěn)定紗線質(zhì)量。

1 影響紗線回潮率的主要因素

在紡紗各工序中，纖維回潮率直接影響生產(chǎn)效率和半成品質(zhì)量，是紡紗各工序控制的主要指標(biāo)之一。由于棉纖維是多孔性物質(zhì)，纖維素大分子上存在許多親水性基團(tuán)，在一定的溫度下，棉纖維在空氣中是吸濕還是放濕與空氣的水蒸氣分壓力有關(guān)，水蒸氣分壓力大，相對濕度高，纖維處于吸濕狀態(tài)，回潮率增加，反之則相反。

車間相對濕度適中，使纖維的強(qiáng)力增加［1］，有利于紡紗過程的高效生產(chǎn)。相對濕度偏高或偏低，都會不利于紡紗生產(chǎn)。相比相對濕度對生產(chǎn)的影響，環(huán)境溫度對生產(chǎn)過程影響較弱，但溫度過高或過低，也易導(dǎo)致棉纖維脆斷、產(chǎn)生靜電、棉蠟融化纏繞增加，對梳理牽伸過程產(chǎn)生影響。因此各工序在一定溫度范圍內(nèi)的相對濕度是影響紗線回潮率、生產(chǎn)效率和紡紗質(zhì)量的主要因素。

保證成品紗線回潮率是一個從原棉至各工序半成品回潮率控制的綜合結(jié)果。但由于原棉的來源不同，回潮率差異很大。各工序生產(chǎn)過程中，由于工藝設(shè)計和空調(diào)運行控制等因素，要保證各工序半成品回潮率在一個合理的數(shù)值范圍也非易事。特別是在粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒工序，要求纖維半成品分別處于吸濕、放濕、再吸濕的過程，由于各企業(yè)的實際生產(chǎn)情況，達(dá)到上述要求有一定難度。而且由于現(xiàn)代化紡紗設(shè)備的推廣使用，粗細(xì)聯(lián)、細(xì)絡(luò)聯(lián)等設(shè)備的大面積應(yīng)用，粗紗懸掛于機(jī)臺上方，由粗紗車間向細(xì)紗車間移動，并且在細(xì)紗車間停留較長時間，和原來在粗紗車上存放的保濕狀態(tài)有較大的變化；細(xì)絡(luò)聯(lián)中細(xì)紗機(jī)落紗直接進(jìn)入絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行卷繞成形，和原來紗管車在絡(luò)筒車間存放一定時間相比，來不及預(yù)加濕和穩(wěn)定性能；細(xì)絡(luò)聯(lián)的應(yīng)用還限制了細(xì)紗工序和絡(luò)筒工序的有效隔斷，比采用不同環(huán)境溫度、相對濕度控制的效果差，致使絡(luò)筒工序溫度高，相對濕度低，紗線回潮率低。這些因素都會造成紗線回潮率較低，影響絡(luò)筒機(jī)效率和成紗質(zhì)量。

2 綜合控制回潮率的措施

為保持成品棉紗的回潮率，需要對前紡各工序車間溫濕度進(jìn)行嚴(yán)格控制，在確保各工序半成品回潮率的基礎(chǔ)上，增加紗線定形后處理工序，提高紗線回潮率，穩(wěn)定紗線質(zhì)量。以采用新疆機(jī)采棉紡制JC 9.72 tex 紗為例，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，以及永安公司冷熱源和車間設(shè)備布置實際情況，制定了紡紗生產(chǎn)各工序的溫濕度條件和半成品回潮率標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 原棉

從實際運行中得知，原棉回潮率作為棉花主要性能指標(biāo)之一，與紡紗生產(chǎn)可紡性、紗線質(zhì)量都有著密切關(guān)系。原棉的含水率對后道各工序的半成品回潮率影響很大，但由于原棉的來源較為多樣性，回潮率差異很大［2］，一般在5.0%～8.6%，不同的原棉回潮率對前紡加工過程的開松、除雜、梳理效果影響較大?；爻甭蔬^低時，纖維強(qiáng)度降低，在開松梳理過程容易斷裂產(chǎn)生短絨和飛花，纖維抱合力差，容易產(chǎn)生斷頭。由于飛花的因素，對車間環(huán)境也有影響，直接影響各工序半成品質(zhì)量?；爻甭蔬^高時，不利于纖維開松除雜和梳理，容易產(chǎn)生棉結(jié)和塵雜，影響生條質(zhì)量。

為保證生條和成紗質(zhì)量，必須重點對原棉的回潮率進(jìn)行控制。清梳聯(lián)加工前應(yīng)在分級室對原棉采用松包、加濕、平衡、定形的方法，以穩(wěn)定原棉回潮率和適紡性能。由于分級室沒有發(fā)熱量，宜和清梳聯(lián)采用同一套空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行送風(fēng)加濕，采用二次回風(fēng)的送風(fēng)狀態(tài)，確保分級室冬夏季溫度為27 ℃～30 ℃，相對濕度60%～70%，分級室正壓不小于30 Pa。在此環(huán)境下，原棉存放時間應(yīng)不低于24 h，穩(wěn)定原棉回潮率在6.8%～7.2%，為后道各工序纖維的適紡性能打下基礎(chǔ)。

2.2 清梳工序

清梳工序宜保持適中相對濕度，控制半制品回潮率。由于原棉在清棉、梳理階段已經(jīng)過進(jìn)一步的開松、除雜、氣流輸送、梳理等過程，回潮率會有一定的下降。此過程應(yīng)適當(dāng)控制車間溫度和相對濕度，控制纖維回潮率下降的幅度，達(dá)到纖維連續(xù)放濕的狀態(tài)。由此可以減小纖維間抱合力，纖維保持較好的彈性和剛性，利于有效開松、除雜和梳理，減少纖維黏連和扭結(jié)，減少棉結(jié)和短絨［3］。車間空調(diào)通過調(diào)節(jié)二次回風(fēng)比例，優(yōu)化送風(fēng)參數(shù)，保證車間冬夏季溫度控制在26 ℃～32 ℃，相對濕度64%～70%，生條回潮率作為空調(diào)溫濕度控制的目標(biāo)，宜控制在5.8%～6.3%。

2.3 并粗工序

并粗工序作為紡紗過程主要的混和牽伸、初步加捻過程，半成品的回潮率不僅對加工過程影響很大，也對后續(xù)細(xì)紗加工有直接影響。適當(dāng)提高熟條、粗紗回潮率，可增加纖維的柔軟性和抱合力，利于牽伸過程中羅拉對纖維的控制，使纖維有效伸直、平行，有利于并粗工序的混和、牽伸、加捻，使粗紗獲得穩(wěn)定和均勻的捻度［4］。該工序由于纖維和空氣接觸面積較大，容易吸濕，車間相對濕度宜偏大控制，使半成品處于連續(xù)吸濕狀態(tài)。適度提高粗紗的回潮率，在細(xì)紗工序形成外干內(nèi)濕的放濕過程，可提高粗紗強(qiáng)力、穩(wěn)定和提高細(xì)紗工序的可紡性和質(zhì)量，是紡紗生產(chǎn)過程纖維回潮率控制的又一重點。該工序車間冬季需借用一部分細(xì)紗車間回風(fēng)的熱量，采用機(jī)器露點送風(fēng)，增加車間溫濕度；夏季高溫季節(jié)可采用冷凍水降溫或二次回風(fēng)的方式，穩(wěn)定送風(fēng)機(jī)器露點，使車間冬夏季溫度控制在28 ℃～31 ℃，相對濕度64%～68%，粗紗回潮率宜控制在6.0%～6.5%。

2.4 細(xì)紗工序

實踐證明，細(xì)紗工序的相對溫度對車間生產(chǎn)效率、生產(chǎn)環(huán)境、棉紗回潮率和紗線質(zhì)量的影響較大。以生產(chǎn)JC 14.5 tex 紗為例，在一定的溫度下，細(xì)紗工序相對濕度從55%增加到62%，棉紗的回潮率可從5.7%增加到6.4%，強(qiáng)力從200 cN 增加到225 cN［5］，車間飛花、紗線毛羽和紡紗斷頭均減少。因此，在保證細(xì)紗工序正常生產(chǎn)的同時，相對濕度宜偏大掌握，使成紗回潮率增大，進(jìn)而提高成紗強(qiáng)力。細(xì)紗車間裝機(jī)功率大，車間發(fā)熱量大，設(shè)備占地面積大，送排風(fēng)系統(tǒng)大而且復(fù)雜，溫濕度控制是紡紗車間的難點。由于細(xì)紗車間送風(fēng)不均勻和細(xì)紗機(jī)各部表面溫度差別大，非常容易使各區(qū)域溫濕度產(chǎn)生差異，從而影響各部位粗紗的放濕情況，造成不同區(qū)域不同部位的纖維回潮率差異，影響車間生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，細(xì)紗車間合理設(shè)置各區(qū)域的送排風(fēng)量，減少車間橫向氣流，維持工作區(qū)穩(wěn)定的溫度和相對濕度，使粗紗在一個相對穩(wěn)定的溫濕度條件下放濕，保持粗紗退繞后的回潮率穩(wěn)定，保證車間生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

細(xì)紗工序溫濕度控制措施是冬季循環(huán)水加濕，露點送風(fēng)，確保車間相對濕度；夏季冷凍水降溫，機(jī)器露點送風(fēng)，保證冬夏季溫度維持在32 ℃～36 ℃，相對濕度在58%～62%，并調(diào)節(jié)各送風(fēng)管道和送風(fēng)口風(fēng)量，保持車間區(qū)域溫度波動不大于±0.5 ℃，相對濕度波動不大于±1.5%，維持紗線回潮率范圍在5.8%～6.3%。

2.5 絡(luò)筒

絡(luò)筒工序的相對濕度應(yīng)比細(xì)紗工序偏高掌握，有利于控制絡(luò)筒工序紗線毛羽增長，維持絡(luò)筒清紗系統(tǒng)有效清除紗疵，減少絡(luò)筒工序卷繞過程中對紗線各項質(zhì)量指標(biāo)的影響和損失，是增加紗線回潮率、提高紗線強(qiáng)力和質(zhì)量的主要工序。相對濕度過小時，由于紗線在高溫摩擦中纖維有吸熱放濕的趨勢［6］，易造成卷繞過程中筒紗的蓬松、松弛、成形不良，筒紗強(qiáng)力降低，毛羽增加。相對濕度過大時，會影響筒紗的正常卷繞和清紗系統(tǒng)對紗疵的有效清除。因此，絡(luò)筒工序車間相對濕度應(yīng)比細(xì)紗車間高，溫度應(yīng)比細(xì)紗車間略低；保證車間空氣的含濕量高于細(xì)紗車間，利于紗線的吸濕。該工序空調(diào)系統(tǒng)在冬季應(yīng)適當(dāng)借用細(xì)紗車間排風(fēng)的多余熱量，利于空氣加濕；在冬季采用循環(huán)水絕熱加濕，夏季采用循環(huán)水為主，冷凍水為輔的空氣處理過程，以機(jī)器露點送風(fēng)為原則。保證車間冬夏季溫度在27 ℃～30 ℃，相對濕度在65%～70%，維持紗線回潮率范圍在6.0%～6.5%。

2.6 棉紗定形后處理

運行實踐得知，由于各企業(yè)生產(chǎn)實際情況的差異，在各工序滿足上述回潮率指標(biāo)有一定的難度。棉紗定形后處理是在保證前紡、細(xì)紗、絡(luò)筒工序的溫濕度，穩(wěn)定紗線回潮率的基礎(chǔ)上，在絡(luò)筒和成包工序之間增加定形后處理工序，使筒紗在具有一定溫度和相對濕度的空氣環(huán)境中存放保持一定的時間，讓紗線充分吸濕、定形，穩(wěn)定紗線性能，提高紗線回潮率，保證紗線的強(qiáng)力穩(wěn)定性，提高紗線質(zhì)量。定形加濕工序的冬夏季溫度宜控制在28 ℃～31 ℃，相對濕度85%以上，紗線回潮率提高至7.5%以上。

合理地控制紡紗生產(chǎn)各工序半制品和成品的回潮率，是實現(xiàn)紡紗生產(chǎn)良好可紡性和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的保證。紡紗各工序應(yīng)根據(jù)紡紗品種和工藝情況，制定各工序半成品所需要的回潮率。生產(chǎn)中在保證原棉回潮率和纖維穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，通過控制紡紗生產(chǎn)各工序的車間溫度和相對濕度、氣流速度等條件，使各工序半成品實現(xiàn)不同回潮率，保證各工序半成品質(zhì)量。

3 棉紗定形后處理設(shè)計運行

3.1 棉紗定形后處理系統(tǒng)設(shè)計

針對永安公司新型紡紗生產(chǎn)線（采用清梳聯(lián)，全精梳，國產(chǎn)長車1 200 錠粗細(xì)聯(lián)細(xì)紗機(jī)，72 錠VCRO-E 型自動絡(luò)筒機(jī)）項目的情況，將絡(luò)筒機(jī)布置在車間中部，靠近空調(diào)室一側(cè)設(shè)置定形后處理工序。定形后處理工序設(shè)置專門的空調(diào)噴霧加濕系統(tǒng)，利用絡(luò)筒空調(diào)室部分送風(fēng)、噴霧加濕空調(diào)送風(fēng)的雙風(fēng)道設(shè)計方案，控制定形后處理工序的溫濕度和空氣壓力。定形后處理工序設(shè)計參數(shù)：夏季環(huán)境溫度30 ℃，相對濕度75%，設(shè)計送風(fēng)量60 000 m3/h ，其中加濕空調(diào)設(shè)計送風(fēng)量 32 000 m3/h ，絡(luò)筒空調(diào)送風(fēng)量28 000 m3/h，合計換氣次數(shù)為13 次/h，設(shè)計回風(fēng)量50 000 m3/h，利用地排風(fēng)口調(diào)節(jié)定形后處理工序的環(huán)境壓力。采用絡(luò)筒機(jī)工藝排風(fēng)和空壓機(jī)排風(fēng)余熱保持定形后處理加濕空調(diào)的進(jìn)風(fēng)溫度。

3.2 棉紗定形后處理系統(tǒng)運行

結(jié)合永安公司實際情況，在維持各工序溫度、相對濕度、確保半成品回潮率的情況下，為進(jìn)一步提高紗線回潮率，對筒紗進(jìn)行定形后處理。定形后處理工序空調(diào)系統(tǒng)利用絡(luò)筒車間空調(diào)維持環(huán)境溫度，噴霧加濕空調(diào)系統(tǒng)控制環(huán)境相對濕度。冬夏季溫濕度運行參數(shù)：溫度28 ℃～31 ℃，相對濕度85%～88%，工作區(qū)域風(fēng)速不大于0.05 m/s，運行中保持區(qū)域正壓值20 Pa～30 Pa，后處理時間采用24 h。以JC 9.72 tex 紗為例，定形后處理前后紗線質(zhì)量指標(biāo)如下。

由以上對比數(shù)據(jù)可以看出，增加定形后處理工序，可使紗線回潮率提高1.1 個百分點，紗線強(qiáng)力指標(biāo)提高4.4%，紗線質(zhì)量進(jìn)一步穩(wěn)定，同時提高了后加工的適應(yīng)能力。

3.3 紗線定形后處理影響因素

為驗證紗線定形后處理過程中各環(huán)境參數(shù)對紗線性能指標(biāo)的影響，結(jié)合該試驗情況，對定形后處理過程中車間溫度、相對濕度、定形后處理時間、車間正壓值、工作區(qū)風(fēng)速等參數(shù)的影響進(jìn)行分析比較得知，紗線回潮率隨著溫度和相對濕度的提高而提高，相對濕度的影響相比溫度要明顯。這也證明了纖維回潮率與車間空氣水蒸氣分壓力有關(guān)的結(jié)論。

紗線強(qiáng)力指標(biāo)隨相對濕度提高而提高，在一定的溫度下（28 ℃～31 ℃），相對濕度70%～75%時紗線回潮率和強(qiáng)力增加較快，但相對濕度超過75%后，回潮率和強(qiáng)力增加較緩慢。這是因為相對濕度與纖維伸長關(guān)系較大，吸濕后的纖維由于分子間距離增大，在外力作用下易產(chǎn)生相對位移，因而纖維的伸長也隨著相對濕度的上升而增加。但考慮成品棉紗吸濕過程較為緩慢，再因加濕空間有限、成品紗流轉(zhuǎn)等因素，實際應(yīng)用中應(yīng)適當(dāng)提高加濕間溫濕度，加濕間執(zhí)行溫濕度標(biāo)準(zhǔn)為溫度28 ℃～31 ℃，相對濕度85%～88%。

在一定的環(huán)境溫度和相對濕度條件下，車間正壓值對纖維回潮率有一定的影響，正壓值升高，纖維回潮率升高，這是由于適當(dāng)高的空氣正壓，纖維表面呈收縮狀態(tài)，更容易使水蒸氣分子向纖維中滲透。為保證纖維的吸濕，定形后處理區(qū)域風(fēng)速不易過高，宜采用不大于0.1 m/s 的風(fēng)速，最好在加濕車上面覆蓋紗布以穩(wěn)定氣流。

在一定的車間溫度、相對濕度、正壓值條件下，紗線回潮率的提高隨著定形后處理時間的增加而增加，但當(dāng)后處理時間超過一定限度后，回潮率的增加值很少。這是因為后處理時間越長，紗線內(nèi)部水蒸氣含量越大，和空氣之間水蒸氣分壓力差越小，甚至接近平衡，分子運動趨勢逐步變小。用戶可根據(jù)絡(luò)筒后不同回潮率的筒紗確定后處理時間。一般情況下以處理15 h～24 h 為宜。

4 結(jié)論

纖維回潮率對紗線強(qiáng)力、毛羽和紗疵影響較大，是紡紗各工序環(huán)境控制的重點。其中，原棉回潮率與紡紗生產(chǎn)全過程的可紡性、紗線質(zhì)量有著密切關(guān)系，細(xì)紗工序的相對濕度對提高棉紗回潮率的影響較大，宜偏大掌握。采用綜合控制棉紗回潮率的方法，即增加棉紗定形后處理工序，是保證棉紗質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)鍵，可在原紗線質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使JC 9.72 tex 紗的回潮率提高1.1 個百分點，紗線強(qiáng)力提高4.4%，有效提高了紗線質(zhì)量。在紗線定形后處理工序中，在一定溫度下，對紗線回潮率影響最大的環(huán)境參數(shù)是相對濕度，相對濕度增加，纖維回潮率增加。紗線定形后處理的時間需根據(jù)用戶對紗線回潮率的要求確定，回潮率高，定形后處理時間增加，一般不應(yīng)少于15 h。